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如何善用Java异常

Java的异常算是Java语言的一个特色了。也是在日常编码中会经常使用到的东西。但你真的了解异常吗？

这里有一些关于异常的经典面试题：

Java与异常相关的类结构和主要继承关系是怎样的？
Java7在关于异常的语法上做了什么改进？
什么是运行时异常和声明式异常？它们有什么区别？
什么是“异常丢失（异常覆盖）”问题？
什么是异常链？
什么是返回值覆盖？
编写异常时的一些最佳实践？

如果以上问题的答案你都能了然与胸，那么恭喜你，已经很熟悉Java异常这一块了。

如果一些问题还弄不清楚？没关系，看完这篇文章就可以了。

异常的层次结构

先上图

抛开下面那些异常不谈，我们的关注点可能主要在四个类上：

Throwable
Error
Exception
RuntimeException

其中，因为 Error 代表“错误”，多为比较严重的错误。如果你了解 JVM ，应该对 OutOfMemoryError 和 StackOverflowError 这两个类比较熟悉。

一般我们在写代码时，可能用的比较多的是 Exception 类和 RuntimeException 类。

那到底是继承 Exception 类好还是继承 RuntimeException 类好呢？后面我们在“编写异常的最佳实践”小节会讲到。

Java7与异常

Java7对异常做了两个改进。第一个是 try-with-resources ，第二个是 catch多个异常 。

try-with-resources

所谓的try-with-resources，是个语法糖。实际上就是自动调用资源的close()函数。和Python里的with语句差不多。

不使用try-with-resources，我们在使用io等资源对象时，通常是这样写的：

String getReadLine() throws IOException {
    BufferedReader br = new BufferedReader(fileReader);
    try {
        return br.readLine();
    } finally {
        if (br != null) br.close();
    }
}
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使用try-with-recources的写法：

String getReadLine() throws IOException {
    try (BufferedReader br = new BufferedReader(fileReader)) {
        return br.readLine();
    }
}
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显然，编绎器自动在try-with-resources后面增加了判断对象是否为null，如果不为null，则调用close()函数的的字节码。

只有实现了java.lang.AutoCloseable接口，或者java.io.Closable（实际上继随自java.lang.AutoCloseable）接口的对象，才会自动调用其close()函数。

有点不同的是java.io.Closable要求一实现者保证close函数可以被重复调用。而AutoCloseable的close()函数则不要求是幂等的。具体可以参考Javadoc。

但是，需要注意的是try-with-resources会出现 异常覆盖 的问题，也就是说 catch 块抛出的异常可能会被调用 close() 方法时抛出的异常覆盖掉。我们会在下面的小节讲到异常覆盖。

多异常捕捉

直接上代码：

public static void main(String[] args) {
    try {
        int a = Integer.parseInt(args[0]);
        int b = Integer.parseInt(args[1]);
        int c = a / b;
        System.out.println("result is：" + c);
    } catch (IndexOutOfBoundsException | NumberFormatException | ArithmeticException ie) {
        System.out.println("发生了以上三个异常之一。");
        ie.getMessage();
        // 捕捉多异常时，异常变量默认有final修饰，
        // 所以下面代码有错：
        // ie = new ArithmeticException("test");
    }
}
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Suppressed

如果 catch 块和 finally 块都抛出了异常怎么办？请看下下小节分析。

运行时异常和声明式异常

所谓运行时异常指的是 RuntimeException ，你不用去显式的捕捉一个运行时异常，也不用在方法上声明。

反之，如果你的异常只是一个 Exception ，它就需要显式去捕捉。

示例代码：

void test() {
    hasRuntimeException();
    try {
        hasException();
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

void hasException() throws Exception {
    throw new Exception("exception");
}

void hasRuntimeException() {
    throw new RuntimeException("runtime");
}
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虽然从异常的结构图我们可以看到， RuntimeException 继承自 Exception 。但Java会“特殊对待”运行时异常。所以如果你的程序里面需要这类异常时，可以继承 RuntimeException 。

而且如果不是明确要求要把异常交给上层去捕获处理的话，我们建议是 优先使用运行时异常 ，因为它会让你的代码更加简洁。

什么是异常覆盖

正如我们前面提到的，在 finally 块调用资源的 close() 方法时，是有可能抛出异常的。与此同时我们可能在 catch 块抛出了另一个异常。那么 catch 块抛出的异常就会被 finally 块的异常“吃掉”。

看看这段代码，调用 test() 方法会输出什么？

void test() {
    try {
        overrideException();
    } catch (Exception e) {
        System.out.println(e.getMessage());
    }
}

void overrideException() throws Exception {
    try {
        throw new Exception("A");
    } catch (Exception e) {
        throw new Exception("B");
    } finally {
        throw new Exception("C");
    }
}
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会输出 C 。可以看到，在 catch 块的 B 被吃掉了。

JDK提供了Suppressed的两个方法来解决这个问题：

// 调用test会输出：
// C
// A
void test() {
    try {
        overrideException();
    } catch (Exception e) {
        System.out.println(e.getMessage());
        Arrays.stream(e.getSuppressed())
                .map(Throwable::getMessage)
                .forEach(System.out::println);
    }
}

void overrideException() throws Exception {
    Exception catchException = null;
    try {
        throw new Exception("A");
    } catch (Exception e) {
        catchException = e;
    } finally {
        Exception exception = new Exception("C");
        exception.addSuppressed(catchException);
        throw exception;
    }
}
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